Fahrzeug-Modell auf einer Fahrzeuganzeige

Die Erfindung betrifft die perspektivische Darstellung eines Fahrzeugumfelds auf einer Anzeige eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Fahrer- Unterstützung von Park- und Rangiervorgängen.

Für Kraftfahrzeuge sind Anzeigesysteme bekannt, bei denen die

Bildinformation mehrerer an einem Fahrzeug angeordneter Kameras zu einer Draufsicht auf das Fahrzeug aus einer virtuellen Vogelperspektive kombiniert wird und auf einer Anzeige im Fahrzeugcockpit angezeigt wird. Dies ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2006 036 933 A1 beschrieben.

Ferner sind Anzeigesysteme bekannt, bei denen eine perspektivische

Darstellung des Fahrzeugumfelds aus der Sicht einer virtuellen Kamera basierend auf der Bildinformation mehrerer Kameras erzeugt wird, so dass dem Betrachter im Unterschied zu der Darstellung in der Draufsicht ein dreidimensionaler, räumlicher Eindruck vermittelt wird.

Ein derartiges Anzeigesystem ist beispielsweise in der Druckschrift

DE 10 2008 034 594 A1 beschrieben. Die Darstellung der

Fahrzeugumgebung enthält dort vorzugsweise noch ein perspektivisches Fahrzeug-Modell, wobei die Kamera-Perspektive für die Darstellung des Fahrzeug-Modells und des Fahrzeugumfeld identisch sind und die Lage des Fahrzeug-Modells zum virtuellen Fahrzeugumfeld im Wesentlichen der tatsächlichen Lage des Fahrzeugs zum Fahrzeugumfeld entspricht. Die Kameraperspektive entspricht dabei einer Verfolgerperspektive oder Third- Person-Perspektive, wobei sich die virtuelle Kamera hinter dem Fahrzeug befindet und über das Fahrzeug in Fahrtrichtung gerichtet ist. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Perspektive abhängig von aktuellen odometrischen Daten des Fahrzeugs, wie beispielsweise der

Geschwindigkeit oder des Lenkwinkels, oder von der erkannten Fahrabsicht geändert wird.

Ein anderes derartiges Anzeigesystem ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2009 051 526 A1 beschrieben, bei dem eine dreidimensionale

Umgebungskarte mit einem auf der jeweiligen Fahrsituation angepassten variablen Blickpunkt erzeugt und dargestellt wird. Hier wird ein

dreidimensionales Modell des Fahrzeugs in die dreidimensionale

Umgebungskarte einbezogen und zusätzlich dargestellt.

Sofern bei einer perspektivischen, dreidimensionalen Darstellung des Fahrzeugumfeldes mit eingebundenem Fahrzeug-Modell die virtuellen Kamera über das Fahrzeug in den Fahrschlauch gerichtet ist und dazu je nach Lenkwinkel der Blickrichtung angepasst wird, ergibt sich das Problem, dass das dargestellte Fahrzeug-Modell bei zunehmendem Lenkwinkel zunehmend mehr Bereiche des Umfelds im Fahrschlauch verdeckt. Aufgrund der Verdeckung relevanter Umfeldbereiche im Fahrschlauch durch das Fahrzeug-Modell des eigenen Fahrzeugs kann es dazu kommen, dass beispielsweise Hindernisse im Fahrschlauch für den Fahrer in der Anzeige nicht sichtbar sind. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer perspektivischen,

dreidimensionalen Darstellung des Fahrzeugumfelds mit

lenkwinkelabhängiger Blickrichtung der virtuellen Kamera die störende Verdeckung von wichtigen Umfeldbereichen im Fahrschlauch durch das Fahrzeug-Modell zu reduzieren.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur perspektivischen Darstellung eines Fahrzeugumfeldes auf einer Anzeige eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird mittels einer oder vorzugsweise mehrerer am Fahrzeug angeordneter Kameras Bildinformation des Fahrzeugumfelds erzeugt. Dann wird basierend auf dieser Bildinformation der einen oder vorzugsweise mehreren Kameras eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugumfeldes mit einem Fahrzeug-Modell des Fahrzeugs aus der Perspektive einer virtuellen Kamera erzeugt. Dies geschieht vorzugsweise durch die Erstellung einer synthetischen, dreidimensionalen Welt, in der die Kamera beliebig

positioniert werden kann.

Hierbei ist die virtuellen Kamera über das Fahrzeug in den Fahrschlauch gerichtet und die Blickrichtung der virtuellen Kamera von dem aktuellen Lenkwinkel abhängig. Die Blickrichtung der virtuellen Kamera ist

beispielsweise von dem aktuellen Lenkwinkel derart abhängig, dass der Gierwinkel der virtuellen Kamera gegenüber der Fahrzeuglängsachse von dem aktuellen Lenkwinkel abhängig ist. Die Lage des Fahrzeug-Modells zum virtuellen Fahrzeugumfeld entspricht dabei im Wesentlichen der tatsächlichen Lage des Fahrzeugs zum

Fahrzeugumfeld. Auch die Abmessungen des Fahrzeug-Modells in Relation zum dargestellten Fahrzeugumfeld entsprechen im Wesentlichen der tatsächlichen Abmessungen des Fahrzeugs in Relation zum tatsächlichen Umfeld.

Auf der Anzeige wird die perspektivische Ansicht des Fahrzeugumfelds zusammen mit dem Fahrzeug-Modell dargestellt, so dass dem Betrachter im Unterschied zu der Darstellung in der Draufsicht ein dreidimensionaler, räumlicher Eindruck vermittelt wird.

Erfindungsgemäß ist die Transparenz (d. h. Durchsichtigkeit) des

dargestellten Fahrzeug-Modells von dem aktuellen Lenkwinkel abhängig. Das Fahrzeug-Modell kann also in Abhängigkeit von dem aktuellen

Lenkwinkel transparent dargestellt werden.

Bei einem Lenkwinkel von beispielsweise 0° (Geradeausfahrt) wird beispielsweise das Fahrzeug-Modell vollständig opak (nicht transparent), so dass es die aus Sicht der Kamera direkt hinter dem Fahrzeug-Modell liegenden Umfeldbereiche verdeckt. Bei einem derartigen Lenkwinkel ist die Verdeckung von Umfeldbereichen durch das Fahrzeug-Modell nämlich nicht störend. Das Fahrzeug-Modell gibt hier Aufschluss über die Position im Raum und dient als Referenzmodell der Orientierung für den Fahrer.

Bei einem hohen Betrag des Lenkwinkels, insbesondere dem maximalen Betrag des Lenkwinkels, wenn der Fahrschlauch stark gekrümmt ist, wäre die Verdeckung von relevanten Umfeldbereichen im Fahrschlauch durch das Fahrzeug-Modell sehr groß. Die Kamera würde, damit sie immer in Richtung Fahrschlauch schaut, auf die Flanke des Fahrzeug-Modells blicken. Daher kann beispielsweise für hohe Lenkwinkel, das Fahrzeug-Modell mit einem hohen Grad an Transparenz dargestellt werden, so dass die aus Sicht der virtuellen Kamera direkt hinter dem Fahrzeug-Modell liegende

Umfeldbereiche für den Fahrer gut sichtbar sind. Das Fahrzeug-Modell kann dabei vollständig transparent sein, dass es überhaupt nicht mehr sichtbar ist; vorzugsweise ist zwar bei dem maximalen Betrag des Lenkwinkels die Transparenz des Fahrzeug-Modells hoch (beispielsweise größer 50%), dieses aber zur Orientierung des Fahrers noch sichtbar.

Vorzugsweise wird ein den Grad der Transparenz angebender

Transparenzwert, dessen Wertebereich transparente Abstufungen umfasst, für die Darstellung des Fahrzeug-Modells bestimmt. Bei dem

Transparenzwert handelt es sich typischerweise um einen sogenannten Alphawert. Der Transparenzwert kann beispielsweise einen Wertebereich von 256 Werten haben, wobei der Wert = 0 dem Attribut„vollständig transparent" (d. h. unsichtbar) und der Wert = 255 dem Attribut„opak" (d. h. undurchsichtig) entspricht und dazwischen liegende Transparenzwerte dazwischen liegende Abstufungen in der Transparenz entsprechen. Ein Transparenzwert von 0 entspricht dann einem Transparenzgrad von 100% (vollständig transparent, d. h. unsichtbar) und ein Transparenzwert von 255 entspricht dann einem Transparenzgrad von 0% (d. h. undurchsichtig).

Dieser Transparenzwert gilt vorzugsweise für das gesamte Fahrzeug-Modell, d. h. für alle Pixel der Darstellung des Fahrzeug-Modells.

Der Transparenzwert ist von dem aktuellen Lenkwinkel abhängig. Der Transparenzwert wird beispielsweise in Abhängigkeit des aktuellen

Lenkwinkels bestimmt. Zur Bestimmung des Transparenzwerts kann aber auch eine mit dem aktuellen Lenkwinkel im Zusammenhang stehende Information verwendet werden, beispielsweise eine Information über die Krümmung des Fahrschlauchs, insbesondere die Radien der beiden Kreise mit gleichen Kreismittelpunkt, auf denen sich die beiden gelenkten

Vorderräder bei dem aktuellen Lenkwinkel bewegen. Es kann vorgehsehen, dass zumindest in einem bestimmten Lenkwinkelbereich der Grad der Transparenz des dargestellten Fahrzeug- Modells mit zunehmendem Betrag des Lenkwinkels kontinuierlich zunimmt, so dass das Fahrzeug mit zunehmendem Betrag des Lenkwinkels langsam ausgeblendet wird (jedoch nicht unbedingt bei maximalem Lenkwinkel vollständig abgeblendet wird). Hierbei kann beispielsweise ein linearer Zusammenhang zwischen Transparenzgrad und Lenkwinkel vorgesehen sein. Es kann alternativ vorgesehen, dass unterhalb eines bestimmten

Schwellwerts für den Betrag des Lenkwinkels das Fahrzeug-Modell im Wesentlichen opak dargestellt wird und ab Erreichen oder Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts für den Betrag des Lenkwinkels mit einem hohen Grad an Transparenz (aber nicht unbedingt vollständig transparent, beispielsweise ein Transparenzgrad von 90 %) dargestellt wird. Es kann also im Wesentlichen sprungförmig das Fahrzeug-Modell abgeblendet werden.

Es kann beispielsweise ein derartiger Zusammenhang zwischen Lenkwinkel und Transparenz vorgesehen sein, dass bei einem Lenkwinkel von im Wesentlichen null die Transparenz des dargestellten Fahrzeug-Modells minimal ist (beispielsweise entspricht dann der Transparenzgrad einer Transparenz von 0% und das Fahrzeug-Modell ist vollständig

undurchsichtig), während bei dem maximal möglichen Betrag des

Lenkwinkels die Transparenz des dargestellten Fahrzeug-Modells maximal ist (beispielsweise entspricht der Transparenzgrad dann einer Transparenz von 90% und das Fahrzeug-Modell ist stark transparent, jedoch noch sichtbar),.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf ein Anzeigesystem zur

perspektivischen Darstellung eines Fahrzeugumfeldes mit einem Fahrzeug- Modell gerichtet. Das Anzeigesystem umfasst eine Anzeige zur überlagerten Darstellung des Fahrzeugumfeldes mit dem Fahrzeug-Modell des Kraftfahrzeugs. Ferner sind eine oder mehrerer Kameras zur Erzeugung von Bildinformation des Fahrzeugumfelds vorgesehen. Eine

Bildberechnungseinheit dient zur Erzeugung einer perspektivischen Ansicht des Fahrzeugumfeldes mit dem Fahrzeug-Modell basierend auf dieser Bildinformation, wobei die Lage des Fahrzeug-Modells zum dargestellten Fahrzeugumfeld im Wesentlichen der tatsächlichen Lage des Fahrzeugs zum Fahrzeugumfeld entspricht. Auch die Abmessungen des Fahrzeug-Modells in Relation zum dargestellten Fahrzeugumfeld entsprechen im Wesentlichen den tatsächlichen Abmessungen des Fahrzeugs in Relation zum

tatsächlichen Umfeld. Die Bildberechnungseinheit ist eingerichtet, die über das Fahrzeug in den Fahrschlauch gerichtete Blickrichtung der virtuellen Kamera in Abhängigkeit von dem aktuellen Lenkwinkel oder anderer mit dem aktuellen Lenkwinkel im Zusammenhang stehender Information zu

festzulegen.

Ferner ist die Recheneinheit eingerichtet ist, einen die Transparenz angebenden Transparenzwert für die Darstellung des Fahrzeug-Modells in Abhängigkeit von dem aktuellen Lenkwinkel oder anderer mit dem aktuellen Lenkwinkel im Zusammenhang stehender Information zu bestimmen.

Bei dieser Information kann es sich beispielsweise um eine Information über die Krümmung des Fahrschlauchs handeln, insbesondere die Radien der beiden Kreise mit gleichem Kreismittelpunkt, auf denen sich die beiden gelenkten Vorderräder bei dem aktuellen Lenkwinkel bewegen. Je größer der Lenkwinkel ist, desto kleiner sind die Radien der beiden Kreise.

Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Anzeigesystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Anzeigesystems entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten

Zeichnungen beispielhaft beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 die Blickrichtung einer virtuellen Kamera bei Geradeausstellung der gelenkten Räder der Vorderachse; Fig. 2 die Blickrichtung einer virtuellen Kamera bei einem Rechtseinschlag der gelenkten Räder der Vorderachse;

Fig. 3 die Blickrichtung einer virtuellen Kamera bei maximalem Lenkwinkel der gelenkten Räder der Vorderachse; und

Fig. 4 zwei beispielhafte Verläufe des Transparenzgrads für das Fahrzeug- Modell über der dem Betrag des Lenkwinkels.

Fig. 1 zeigt links ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern 2, 3 in Geradeausstellung in der Draufsicht bei eingelegtem Vorwärtsgang. Bei

Bewegung des Fahrzeugs durchfahren die Mittelpunkte der Vorderräder 2, 3 die Linien 4, 5. Der Fahrschlauch wird durch die Linien 6, 17 begrenzt.

Auf eine Anzeige des Fahrzeugs 1 wird eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugumfelds mit dem eingezeichneten Fahrzeug-Modell erzeugt (nicht dargestellt), wobei hierfür die Perspektive einer virtuellen Kamera 7 gewählt wird, die sich bei eingelegtem Vorwärtsgang in Verfolgerperspektive hinter dem Fahrzeug 1 befindet und von hinten über das Fahrzeug 1 in den in Fahrtrichtung liegenden Fahrschlauch gerichtet ist. Sofern der

Rückwärtsgang eingelegt ist, ist die virtuelle Kamera bei Geradeausstellung der Räder 2,3 statt hinter dem Fahrzeug vor dem Fahrzeug positioniert und von vorne über das Fahrzeug 1 in den in Rückwärtsrichtung liegenden Fahrschlauch gerichtet (s. die punktierte virtuelle Kamera in Fig. 1).

Die Perspektive der virtuellen Kamera 7 ist beispielsweise so gewählt, dass die virtuelle Kamera 7 in der Draufsicht immer auf den Fahrzeugmittelpunkt 10 gerichtet ist und der Abstand d der virtuellen Kamera 7 vom

Fahrzeugmittelpunkt 10 unabhängig vom Lenkwinkel immer gleich bleibt.

Der Gierwinkel ß der virtuellen Kamera 7 gegenüber der

Fahrzeuglängsachse 8 des Fahrzeugs 1 ist vom Lenkwinkel der Vorderachse abhängig und wird bei einem Lenkwinkel von 0° (Geradeausfahrt) zu null gewählt, d. h. die Blickrichtung 9 der virtuellen Kamera 7 fällt in der

Draufsicht mit der Fahrzeuglängsachse 8 zusammen. Wie in der Seitenansicht rechts in Fig. 1 dargestellt, ist die virtuelle Kamera 7 in Bezug auf die Hochachse des Fahrzeugs 1 höher als das Fahrzeug 1 angeordnet (nicht dargestellt) und schräg in Richtung der Fahrbahn genickt. Die Höhe der Kamera 7 und der Nickwinkel der Kamera 7 sind

typischerweise unabhängig von dem Lenkwinkel.

In der perspektivischen Ansicht des Fahrzeugumfelds wird bei der

Geradeausstellung der Vorderräder 2, 3 der vorausliegende Fahrschlauch durch das Fahrzeug-Modell nur geringfügig verdeckt, da die Kamera über das eigene Fahrzeug blicken kann.

Da in der perspektivischen Ansicht das Fahrzeug-Modell nicht störend ist, wird das Fahrzeug-Modell bei der Geradeausstellung der Vorderräder 2,3 vollständig undurchsichtig auf der Anzeige dargestellt; es wäre aber auch denkbar, bei Geradeausstellung einen geringen Transparenzgrad für das Fahrzeug-Modell vorzusehen, beispielsweise 10 % Transparenz. Fig. 2 zeigt die Situation bei einem Rechtseinschlag der Vorderäder 2, 3 und eingelegtem Vorwärtsgang. Die Blickrichtung 9 der virtuellen Kamera 7 wurde in Abhängigkeit vom Lenkwinkel angepasst, um besser in den in Vorwärtsrichtung vorausliegenden Fahrschlauch vor dem Fahrzeug 1 blicken zu können. Die virtuelle Kamera 7 bleibt dabei weiterhin auf den

Mittelpunkt 10 gerichtet, wobei der Abstand zwischen der virtuellen Kamera 7 und dem Fahrzeugmittelpunkt 10 unabhängig vom Lenkwinkel ist.

Die zusätzlich eingezeichnete, punktiert dargestellte Kamera zeigt die Blickrichtung der virtuellen Kamera, sofern der Rückwärtsgang eingelegt ist. Auch hier wurde die Blickrichtung im Vergleich zu Fig. 1 angepasst, um besser in den in Rückwärtsrichtung vorausliegenden Fahrschlauch hinter dem Fahrzeug 1 blicken zu können. Durch die Fahrschlauchansicht wird der Fokus auf die relevanten Bereiche im Fahrzeugumfeld gelegt und die sich in diesem Bereich befindlichen Hindernisse werden in optimierter Weise dargestellt. Somit hat der Fahrer beispielsweise die Möglichkeit, in eine Lücke zu blicken und zu zielen. Die Blickrichtung 9 der virtuellen Kamera ist in diesem Beispiel von dem aktuellen Lenkwinkel des Fahrzeugs derart abhängig, dass der Gierwinkel ß der virtuellen Kamera 7 gegenüber der Fahrzeuglängsachse 8 in

Abhängigkeit von dem aktuellen Lenkwinkel oder anderer mit dem aktuellen Lenkwinkel im Zusammenhang stehender Information eingestellt wird.

Beispielsweise kann basierend auf berechneten Radienwerte r _r , η für die beiden Kreise 4, 5 mit gleichem Kreismittelpunkt M, auf denen sich die beiden gelenkten Vorderräder 2, 3 bei dem aktuellen Lenkwinkel bewegen, der Gierwinkel ß der virtuellen Kamera 7 festgelegt werden. Mit zunehmendem Betrag des Lenkwinkels würde das Fahrzeug-Modell die Sicht auf den Fahrschlauch verdecken. Daher ist erfindungsgemäß die Transparenz des in der Fahrzeuganzeige dargestellten Fahrzeug-Modells von Lenkwinkel abhängig, um die Sicht auf ansonsten vom Fahrzeug-Modell verdeckte Bereiche im Fahrschlauch zu verbessern. Der Transparenzgrad des Fahrzeug-Modells wird in Abhängigkeit von dem aktuellen Lenkwinkel oder anderer mit dem aktuellen Lenkwinkel im Zusammenhang stehender Information eingestellt, beispielsweise basierend auf den Radienwerte r _r , n für die beiden Kreise 4, 5. Je nach Lenkeinschlag verändern sich die beiden Radienwerte r _r , n. Es kann beispielsweise aus beiden Radienwerten r _r , n ein Mittelwert der Radienwerte r _r , η bestimmt werden. Bei Geradeausfahrt ist der Mittelwert der Radienwerte r _r , n unendlich und das Fahrzeug-Modell soll dann mit dem minimalen Transparenzgrad (z. B. 0%) dargestellt werden. Bei

Volleinschlag ist der Mittelwert der beiden Radienwerte r _r , η minimal und das Fahrzeug-Modell soll dann mit dem maximalen Transparenzwert (z. B. 90 %) dargestellt werden. Für Mittelwerte der beiden Radienwerte r _r , η , die dazwischen liegen, wird eine Funktion verwendet, die eine kontinuierliche Transparenzänderung beschreibt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Lenkwinkel wird zum Beispiel eine

Transparenzgrad für die Darstellung des Fahrzeug-Modells von 50 % gewählt.

Fig. 3 zeigt die Situation bei maximalem Betrag des Lenkwinkels (d. h.

Volleinschlag) der Vorderäder 2, 3 und eingelegtem Vorwärtsgang. Dabei wurde im Vergleich zu Fig. 3 der Gierwinkel ß der virtuellen Kamera 7 weiter erhöht, um besser in den Fahrschlauch blicken zu können. Da in der perspektivischen Ansicht des Fahrzeugumfelds das Fahrzeug-Modell die Sicht in den Fahrschlauch stark einschränken würde, wird ein hoher

Transparenzgerad für die Darstellung des Fahrzeug-Modells gewählt, beispielsweise 90 %. In Fig. 4 sind zwei beispielhafte, alternative Verläufe 20, 21 des

Transparenzgrads T des dargestellten Fahrzeug-Modells in Abhängigkeit des Betrags | LW | des Lenkwinkels LW dargestellt. Bei dem gepunktet dargestellten Verlauf 20 wird bei Lenkwinkeln LW mit einem Betrag | LW | kleiner LW _S wi das Fahrzeug-Modell vollständig undurchsichtig dargestellt, d. h. der Transparenzgrad T entspricht 0%. Für Beträge | LW | größer gleich LWswi nimmt die Transparenz T kontinuierlich zu, beispielsweise linear, so dass das Fahrzeug-Modell zunehmend durchsichtiger wird. Bei dem maximal möglichen Betrag LW _max des

Lenkwinkels LW (und auch schon für Lenkwinkel größer gleich LWsw3) ist die Transparenzgrad T maximal, beispielsweise T = 90%. In diesem Fall ist das Fahrzeug-Modell nur noch leicht sichtbar.

Bei dem gestichelt dargestellten Verlauf 21 wird bei Lenkwinkeln LW mit einem Betrag | LW| kleiner LW _S w2 das Fahrzeug-Modell vollständig undurchsichtig dargestellt, d. h. der Transparenzgrad T entspricht 0%. Bei Überschreiten eines Schwellwerts LWsw für den Betrag des Lenkwinkels LW wird das Fahrzeug-Modell abgeblendet und die Transparenz T des dargestellten Fahrzeug-Modells steigt sprungförmig an, beispielsweise auf T = 90%.